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In der modernen Ära der Datenverarbeitung sind Datensicherheit und Systemintegrität von größter Bedeutung. Dies hat zur Entstehung von Air-Gapped-Umgebungen geführt, insbesondere in Kubernetes. Aber was ist eine Air-Gapped-Umgebung? Warum sollten Unternehmen ihre Implementierung in Erwägung ziehen, und welche Strategien werden in der Regel angewandt? In diesem Blog führen wir Sie durch die Grundlagen von Air-Gapped-Umgebungen und gehen auf Kubernetes-Tools ein, die Air-Gap ermöglichen, darunter die innovative Lösung KubeOps KOSI.

 
Was ist Airgap?

Im Wesentlichen bezieht sich eine Airgap-Umgebung auf ein Netzwerk oder System, das von anderen Netzwerken, insbesondere dem öffentlichen Internet, isoliert ist. Der Name "Airgap" deutet metaphorisch darauf hin, dass das System durch Luft von potenziellen Bedrohungen getrennt ist, wodurch sichergestellt wird, dass keine unautorisierte digitale Kommunikation stattfinden kann. Dies gewährleistet, dass die Daten vor externen Bedrohungen geschützt sind und verhindert eine unberechtigte Datenexfiltration. Für Unternehmen, die mit sensiblen Daten oder kritischen Anwendungen arbeiten, kann eine Airgap-Umgebung ein wichtiger Schutzschild gegen Cyberangriffe sein.

Kubernetes und Air-Gapping: Gemeinsame Strategien

Kubernetes hat sich als führendes Tool für die Container-Orchestrierung weiterentwickelt, um den Anforderungen verschiedener Setups gerecht zu werden, einschließlich Airgap-Umgebungen. Die folgenden Strategien werden häufig eingesetzt:

Abhängigkeitsmanagement: Sicherstellen, dass alle Abhängigkeiten intern zugänglich sind, d. h. eine lokale Registry oder Datenbank, um den Abruf aus dem Internet zu vermeiden.

Regelmäßige Patch-Verwaltung: Planen Sie häufige interne Aktualisierungen, anstatt sich auf ein externes Patch-Management zu verlassen.

Kontinuierliche Überwachung: Behalten Sie den Systemzustand und die Leistung aufmerksam im Auge, um Anomalien schnell zu erkennen.

Unveränderliche Infrastruktur: Setzen Sie auf das Konzept der Unveränderlichkeit, bei dem Infrastrukturkomponenten eher ersetzt als verändert werden. Dies kann potenzielle Inkonsistenzen und Sicherheitslücken verringern.

Sicherung und Wiederherstellung: Es sollte immer eine lokale Backup-Lösung vorhanden sein. Da der Abruf von externen Quellen eingeschränkt ist, ist ein robustes Wiederherstellungssystem für Daten und Anwendungen unerlässlich.

Interne Dokumentation: Führen Sie eine umfassende interne Dokumentation. Ohne Zugriff auf externe Ressourcen sollten die Teams über alle notwendigen Informationen verfügen, um das System intern zu verwalten und Fehler zu beheben.

Authentifizierung und Autorisierung: Implementieren Sie starke Authentifizierungsmechanismen, die möglicherweise in bestehende Unternehmenslösungen integriert werden. Definieren Sie klare rollenbasierte Zugriffskontrollen, um sicherzustellen, dass nur autorisiertes Personal mit dem Cluster interagieren kann.

Netzsegmentierung: Unterteilen Sie das Netz innerhalb der Airgap-Umgebung weiter in Segmente. Dadurch wird sichergestellt, dass selbst wenn ein Segment kompromittiert wird, dies nicht zu einem systemweiten Verstoß führt.

Sicherheitsprüfungen: Führen Sie regelmäßig Sicherheitsprüfungen durch, und sorgen Sie dafür, dass diese gründlich und oft strenger sind als bei angeschlossenen Systemen, da es sich um Airgap-Systeme handelt.

Ende-zu-Ende-Verschlüsselung: Selbst in einer isolierten Umgebung sollten die Daten bei der Übertragung verschlüsselt werden. Stellen Sie sicher, dass auch die Daten im Ruhezustand verschlüsselt sind.

Anwendungsüberprüfung: Bevor eine neue Anwendung oder ein neues Tool in die Umgebung eingeführt wird, sollte sie/es einem strengen Prüfverfahren unterzogen werden, um sicherzustellen, dass sie/es keine Schwachstellen einführt.

Schulung und Sensibilisierung: Stellen Sie sicher, dass alle Teammitglieder mit den besonderen Herausforderungen und Protokollen vertraut sind, die mit dem Betrieb in einer abgeschirmten Umgebung verbunden sind. Schulen Sie sie regelmäßig zu bewährten Verfahren und Sicherheitsmaßnahmen.

Mit diesen Strategien kann Kubernetes Anwendungen nahtlos in einer isolierten Umgebung bereitstellen, skalieren und verwalten.
Interne Dokumentation: Führen Sie eine umfassende interne Dokumentation. Ohne Zugriff auf externe Ressourcen sollten die Teams über alle notwendigen Informationen verfügen, um das System intern zu verwalten und Fehler zu beheben.

Authentifizierung und Autorisierung: Implementieren Sie starke Authentifizierungsmechanismen, die möglicherweise in bestehende Unternehmenslösungen integriert werden. Definieren Sie klare rollenbasierte Zugriffskontrollen, um sicherzustellen, dass nur autorisiertes Personal mit dem Cluster interagieren kann.

Tools für Kubernetes in Air-Gapped-Umgebungen

Beim Airgap einer Kubernetes-Umgebung ergeben sich mehrere Herausforderungen:

•     Wie verwaltet man Container-Images und Abhängigkeiten ohne externen Zugriff?
•     Wie stellen Sie sicher, dass die internen Anwendungs- und Infrastruktur-Updates genauso häufig und zeitnah erfolgen wie in verbundenen Umgebungen?
•     Wie überwacht man den Systemzustand und erkennt Anomalien, wenn man sich nicht auf externe Überwachungstools verlassen kann?

Um diese und viele andere Probleme zu lösen, benötigen wir eine Reihe von Tools. Werfen wir einen Blick darauf!

Harbor: Harbor ist eine Cloud-native Open-Source-Registry, die Funktionen wie Schwachstellen-Scanning und Image-Signierung bietet und damit ideal für Airgap-Bereitstellungen ist. Mit Harbor können Unternehmen Container-Images innerhalb ihrer isolierten Kubernetes-Cluster sicher speichern und verwalten.

Private Git-Lösungen: Hosten und verwalten Sie Code-Repositories privat mit Lösungen wie Gitea oder GitLab, um sicherzustellen, dass kontinuierliche Integrations- und Bereitstellungspipelines (CI/CD) aktiv und sicher bleiben.

Artefakt-Repositorien: Repositories wie JFrog's Artifactory oder Sonatype's Nexus Repository können in eingeschränkten Umgebungen eine Herausforderung darstellen. Selbst gehostete Lösungen gewährleisten jedoch eine nahtlose Verwaltung und den Abruf von Software-Artefakten innerhalb der geschlossenen Grenzen.

Rook-Ceph für Speicher: Rook bietet in Kombination mit Ceph ein stabiles Speichersystem, das sich perfekt für Umgebungen mit Luftschleusen eignet und Block-, Objekt- und Dateispeicher in einem einheitlichen System bietet.

Multus für Netzwerkbedürfnisse: Verbessern Sie das Kubernetes-Netzwerk mit Multus, indem Sie die Erstellung mehrerer Netzwerkschnittstellen pro Pod ermöglichen, was für bestimmte Air-Gapped-Netzwerkkonfigurationen unerlässlich ist.

OpenPolicy Agent (OPA) für die Richtlinienkontrolle: OPA kann in Airgap-Kubernetes-Bereitstellungen ein wahrer Segen sein. Er ermöglicht eine fein abgestufte Richtlinienkontrolle, um sicherzustellen, dass jede durchgeführte Aktion die strengen Kriterien für Sicherheit und Compliance erfüllt.

Trivy für das Schwachstellenmanagement: In einer Airgap-Umgebung ist Sicherheit das A und O. Trivy ist ein umfassender Schwachstellen-Scanner für Container, der sicherstellt, dass die von Ihnen bereitgestellten Anwendungen und Abhängigkeiten frei von bekannten Sicherheitslücken sind.

Überwachung in Airgapped-Umgebungen

Die Gewährleistung eines optimalen Betriebs in einer Airgap-Umgebung hört nicht mit der Bereitstellung auf. Kontinuierliche Überwachung ist entscheidend. Mit Tools wie Grafana und Prometheus können Unternehmen ihre Anwendungen und Systeme effektiv überwachen. Beide Tools lassen sich nahtlos in ein Air-Gapped-Kubernetes-Setup integrieren und liefern Echtzeit-Metriken und -Visualisierungen, um potenziellen Problemen zuvorzukommen.

 
Einführung in KubeOps KOSI

KOSI ist ein spezielles Software-Installationsprogramm für Kubernetes-Cluster. KOSI wurde von der Benutzerfreundlichkeit von Helm inspiriert und bietet eine schlanke, sichere und fehlerfreie Methode zur Definition, Installation und Verwaltung von Paketen in Kubernetes. Die Möglichkeit, Images und andere Artefakte in einem einzigen Paket zu bündeln, ist besonders bei Airgap-Bereitstellungen von unschätzbarem Wert.

Im nächsten Abschnitt werden wir näher darauf eingehen, wie KOSI perfekt für Airgapped-Kubernetes-Cluster geeignet ist.

 
Zusammenfassung

Das Konzept der Air-Gapped-Systeme bietet Unternehmen einen robusten Schutzschild gegen viele Cyber-Bedrohungen. Wenn wir jedoch komplexe Orchestrierungstools wie Kubernetes in diese Umgebungen einführen, entstehen Herausforderungen. Mit den richtigen Tools - von Image-Registries wie Harbor bis hin zu revolutionären Tools wie KOSI - können diese Herausforderungen gemeistert werden, was den Weg zu sicheren, effizienten und innovativen Bereitstellungen ebnet.

In unserem nächsten Beitrag (Teil 2) werden wir uns eingehender mit den Herausforderungen bei der Einrichtung von Airgap-Umgebungen befassen und Best Practices zur Optimierung des Kubernetes-Betriebs diskutieren. Wir werden auch die entscheidende Rolle von KubeOps KOSI bei der Erleichterung von Airgap-Bereitstellungen näher beleuchten.

Bleiben Sie dran!